هيدروژن ؛ سوخت آينده جهان
نويسنده:فريبا فرهاديان
منبع:روزنامه جام جم
منبع:روزنامه جام جم
«چوب ، ذغال سنگ ، نفت ، گاز طبيعي و گام آينده هيدروژن» اين مسيري است که بشر در جهت تامين انرژي موردنيازش در طي ساليان دراز پيموده است. با نگاهي به اين مسير متوجه مي شويم بشر از آلودگي بيشتر به سمت آلودگي کمتر در حرکت است و در همين راستا انرژي آتي را هيدروژن بنا نهاده اند تا انرژي بيشتر و آلودگي کمتري را به ارمغان آورد. چندي پيش کشور ما نيز در جهت نيل به اين هدف سندي را تحت عنوان «سند راهبرد ملي توسعه فناوري پيل سوختي» تصويب کرد و با ابلاغ آن به وزارت نيرو رسما اين وزارتخانه را به عنوان دبير ستاد توسعه پيل سوختي برگزيد. گفتگوي ما با مهندس مهنام رحيم زاده - مدير دفتر هيدروژن سازمان انرژي هاي نو ايران - در جهت آشنايي بيشتر با اين منبع پاک انرژي و جايگاه ايران در اين زمينه صورت گرفته است.
ايران کشوري است که متکي به نفت است و اقتصاد نفتي دارد؛ بنابراين مساله انرژي علي الخصوص انرژي مربوط به سوختهاي فسيلي يک مساله اساسي است و ما بايد به آن توجه کنيم. دنيا و بويژه کشورهاي صنعتي به اين موضوع با يک نگرش ديگر سر و کار دارند. از آنجا که آنها خودشان منابع سوخت ندارند و يا اين که کمبود دارند و به واردات انرژي متکي هستند، بنابراين از ديدگاه آنها بايد انرژي هاي بومي را تقويت کرد. از يک ديدگاه ما در کشورمان منابع عظيم نفتي و گازي داريم و مي توانيم بگوييم نيازي به انرژي هاي نو نداريم ، اما به اعتقاد من و بسياري ديگر ما بايد با ديدي ديگر به قضيه بنگريم يعني اگر کشورهاي صنعتي که بسرعت به سمت آزاد کردن خود از انرژي هاي فسيلي حرکت مي کنند موفق شوند در زمان کوتاهي ديگر نيازي به نفت و گاز و منابع سوختهاي فسيلي ما نخواهند داشت.
مثل اين که ما منابع بسيار زيادي داريم ، اما خواهان نداشته باشند. در حالي که ما بايد بتوانيم آنها را بفروشيم تا درآمد داشته باشيم وگرنه دچار بحران خواهيم شد. پس ما همه در ايران بايد حتما روي مقوله انرژي هاي نو تمرکز کنيم و به آن سمت حرکت کنيم.
ظرفيت هاي چند کيلوواتي مصارف خانگي دارند و به صورت برق اضطراري و UPS يا به صورت جايگزين بار پيک استفاده مي شوند. ظرفيت هاي بالاتر هم براي نيروگاه ها کاربرد دارند. البته مورد مصرف ديگر و مهمتري هم دارند که ظرفيت هاي متوسط اين پيلهاست و در دنيا روي آنها سرمايه گذاري زيادي شده است و آن استفاده هاي خودرويي است. شعار معروفي وجود دارد که مي گويند «پيل سوختي لکوموتيو قطار عصر هيدروژني است» بنابراين ما هم از سال 72 در معاونت انرژي وزارت نيرو اقدام به مطالعات هيدروژني کرديم. البته در دانشگاه ها و مراکز تحقيقاتي هم اين بحث مطرح بود و مطالعاتي انجام مي شد، اما در اينجا به صورت متمرکز انجام مي گرفت و اولين پروژه آن هم بررسي فني اقتصادي تهيه هيدروژن خورشيدي و تکنولوژي هاي وابسته بود و سپس يک پروژه تحت عنوان پايلوت فناوري هيدروژن خورشيدي تعريف شد. در توضيح هيدروژن خورشيدي هم بايد اين طور گفت که چون بحث انرژي هاي نو هست و در واقع سازمان ما (سانا) در ايران متولي انرژي هاي نو است بايد سعي کنيم از سوختهاي فسيلي پرهيز کنيم.
ما به برق احتياج داريم تا الکتروليز کنيم و هيدروژن به دست آوريم و وارد پيلهاي سوختي کنيم. پس ما از خورشيد و سيستم هاي فتوولتائيک استفاده و برق توليد کنيم و يک حرکت بسته انرژي هاي نو براي توليد انرژي خواهيم داشت. البته روشهاي ديگر توليد برق از طريق منابع خورشيدي هم وجود دارد که وارد بحث آنها نمي شويم.به هر حال ما در سال 75 گزارشي تحت عنوان «هيدروژن ، سوخت آينده ، فناوري ، اقتصاد و سياست توسعه و تحقيق» تهيه کرديم و آن را به وزير نيرو ارائه داديم.
ايشان هم اين حرکت را تاييد و آن را به سانا ابلاغ کردند و ما از آن زمان به صورت رسمي متولي فعاليت ها و پيشبرد اين سياست در کشور بوده ايم. البته فقط هم وزارت نيرو حول اين موضوع فعاليت نمي کرد ما به واسطه اين ابلاغ با ساير مراکزي که روي پيل سوختي و هيدروژن کار مي کردند مثل خودروسازها، وزارت صنايع ، دانشگاه ها و مرکز تحقيقاتي ، وزارت نفت و... همکاري کرديم و به اين نتيجه رسيديم که بايد اين تفارق تبديل به يک همگرايي شود و به اين ترتيب براي اولين بار بحث کميته پيل سوختي را مطرح کرديم.
اين کميته راهبري در سال 81 در معاونت انرژي سانا تشکيل شد که اعضاي مختلفي مثل معاونت انرژي وزارت نيرو، توانير از وزارت نيرو، دفتر همکاري هاي فناوري رياست جمهوري ، سازمان مديريت و برنامه ريزي ، سازمان حفاظت محيط زيست ، پژوهشکده صنعت نفت ، سازمان بهينه سازي مصرف سوخت از وزارت نفت ، سازمان گسترش فناوري اطلاعات از وزارت صنايع ، سازمان پژوهش هاي علمي صنعتي ايران از وزارت علوم ، ايران خودرو، سايپا و شرکتهاي خصوصي مثل مرکز تحقيقات دانا و افراد حقيقي و استادان دانشگاه داشت و باعث همگرايي در مطالعات شد. اعضاي اين کميته در نشستهاي اوليه به اين نتيجه رسيدند که ابتدا بايد مطالعات جامعي در کشور صورت بگيرد و ببينند آيا ايران بايد مثل دنيا به سمت انرژي هيدروژني حرکت کند و آيا در اين حرکت بايد کدام گرايش را در نظر بگيرد. اين مطالعات صورت گرفت و نتيجه بسيار خوبي هم داشت و اين بود که کشور بايد به سمت اقتصاد هيدروژني برود و گامهاي اوليه هم بايد در راستاي پيل سوختي باشد.
بر همين اساس 2 نوع پيل سوختي پليمري (براي مصارف خانگي و خودرويي) و ديگري پيل سوختي اکسيد جامد (براي مصارف نيروگاهي) را به عنوان 2 محور از محورهاي فناوري پيل سوختي که کشور بايد به دنبال آنها باشد توصيه و به کميته ارائه کردند. اما درباره سند بايد بگويم از آنجا که احساس مي شد بايد هماهنگي بيشتري در سطح دولت و در سطح کلان کشور در اين زمينه وجود داشته باشد تا ما بتوانيم گامهاي بيشتر و موثرتري را در اين زمينه برداريم نظر اکثر اعضاي اين کميته بر اين بود که بايد سندي تهيه شود تا درواقع مثل يک چراغ راه باشد و مسير را براي ما روشن کند به طوري که کسي از اين مسير انحراف نداشته باشد. بر اين اساس مطالعه اي حول اين سند در دستور کار مشاوران قرار گرفت و پيش نويس آن تهيه و در سال 84 به دولت ارائه شد و در کميسيون زيربنايي دولت مورد بررسي قرار گرفت و به هيات دولت ارائه شد. هيات دولت هم در تاريخ 3 تیر 86 آن را تصويب و به وزارت نيرو به عنوان دبير ستاد توسعه پيل سوختي ابلاغ کرد.
در متن آن هم آمده است که بايد هر 2 سال يک بار سند را مطابق آخرين فناوري هاي جهان به روز کرد. اين سازمان هم بر همين اساس خودش را تطبيق داده و قسمتهاي مختلفي براي انجام کار و مديريت آن دارد. مثلا شاهد وجود قسمتهايي مثل دفتر توليد هيدروژن ، گروه عرضه ، گروه مصرف و نيز گروه پيل سوختي هستيم. البته فعاليت هاي دبيرخانه کميته پيل سوختي هم در همين جا هدايت مي شود. ما از سالها پيش دو پروژه اصلي را در برنامه سوم و چهارم توسعه کشور تعريف کرديم و در حال پيگيري آنها هستيم. پروژه اول ما پروژه احداث پايلوت نيمه صنعتي توليد ذخيره سازي مصرف هيدروژن است و پروژه دوم که کوچکتر و در مقياس آزمايشگاهي است پروژه هيدروژن خورشيدي و مستقل از شبکه است يعني در هر جايي از کشور که شبکه برق رساني نداشته باشيم مي توانيم از اين سيستم استفاده کنيم و مثلا برق يک خانه روستايي يا يک پاسگاه دورافتاده يا حتي يک سازمان و... را تامين کنيم.
اهميت نگاه خاص به بحث انرژي هاي نو در کشور را توضيح دهيد.
مطمئنا يکي از مهمترين مباحثي که دنيا با آن روبه روست بحث آلودگي محيط زيست و بحران مساله انرژي است که در واقع دو موضوع اساسي هستند و بسياري از مسائل اساسي دنيا حول اين دو موضوع دور مي زند و البته درگيري ها و چالشهايي هم در دنيا بر سر آنها وجود دارد. ايران هم از اين امر مستثني نيست و به نحوي با هر دوي آنها درگير است و بايد مسائل مربوط به آنها را حل کند. گرچه شايد به نظر نرسد که در حال حاضر به صورت موضوعاتي اساسي باشند؛ اما در آينده ما هم به آن مبتلا خواهيم بود. اين روزها بحث محيط زيست و آلودگي هوا علي الخصوص در تهران بسيار بارز است و بايد به نحوي حل شود که همين بحث سوخت و بنزين را به وجود آورد. مساله انرژي هم براي کشور ما مهم است.ايران کشوري است که متکي به نفت است و اقتصاد نفتي دارد؛ بنابراين مساله انرژي علي الخصوص انرژي مربوط به سوختهاي فسيلي يک مساله اساسي است و ما بايد به آن توجه کنيم. دنيا و بويژه کشورهاي صنعتي به اين موضوع با يک نگرش ديگر سر و کار دارند. از آنجا که آنها خودشان منابع سوخت ندارند و يا اين که کمبود دارند و به واردات انرژي متکي هستند، بنابراين از ديدگاه آنها بايد انرژي هاي بومي را تقويت کرد. از يک ديدگاه ما در کشورمان منابع عظيم نفتي و گازي داريم و مي توانيم بگوييم نيازي به انرژي هاي نو نداريم ، اما به اعتقاد من و بسياري ديگر ما بايد با ديدي ديگر به قضيه بنگريم يعني اگر کشورهاي صنعتي که بسرعت به سمت آزاد کردن خود از انرژي هاي فسيلي حرکت مي کنند موفق شوند در زمان کوتاهي ديگر نيازي به نفت و گاز و منابع سوختهاي فسيلي ما نخواهند داشت.
مثل اين که ما منابع بسيار زيادي داريم ، اما خواهان نداشته باشند. در حالي که ما بايد بتوانيم آنها را بفروشيم تا درآمد داشته باشيم وگرنه دچار بحران خواهيم شد. پس ما همه در ايران بايد حتما روي مقوله انرژي هاي نو تمرکز کنيم و به آن سمت حرکت کنيم.
منابع تامين هيدروژن به عنوان سوخت و انرژي چه موادي هستند؟
از هر منبعي مي توان هيدروژن تهيه کرد، اما راحت ترين و در دسترس ترين آن آب است و به وسيله دستگاه هايي به نام الکتروليز مي توان آب را تجزيه و هيدروژن به دست آورد. از گاز طبيعي و منابع فسيلي هم توسط دستگاه هايي به نام رفورمر هيدروژن تهيه مي کنند. امروزه در اکثر پالايشگاه هاي ما رفورمر وجود دارد و هيدروژن هم توليد مي کنند، اما اين هيدروژن مقداري ناخالصي دارد و بايد فرآيند خالص سازي روي آنها صورت گيرد. ذغال سنگ هم ديگر منبع تامين هيدروژن است که توسط تکنيک هاي خاصي مي توان از آن هيدروژن استخراج کرد. زيست توده هم يکي از منابع تامين اين انرژي است.در ايران بيشتر از کدام منبع هيدروژن تهيه مي کنند؟
وقتي بحث انرژي هاي نو و تجديدپذير مطرح مي شود، در واقع به ما ديکته مي شود که بايد از الکتروليز و شکست آب استفاده کنيم چون در اين دستگاه هيچ گونه آلودگي وجود ندارد و منبع بسيار پاکي است. در حالي که در رفورمر يکي از محصولات جانبي دي اکسيدکربن است که به نحوي باعث آلودگي مي شود اما در يک مقايسه با گاز متان که 20 برابر دي اکسيدکربن آلودگي دارد خيلي هم دور نيست که از رفورمر براي تهيه هيدروژن استفاده کنيم. به اعتقاد ما در ايران بايد از توليد هيدروژن به روش رفورمر گاز طبيعي آغاز کرد که دليل آن هم وجود منابع بسيار عظيم گاز طبيعي و زيرساخت هاي توزيع آن در کشور است. در بسياري از نيروگاه هاي ما از گاز طبيعي استفاده مي شود پس با سيستم هايي که مستقيما گاز طبيعي را به برق تبديل مي کنند مثل پيل سوختي يا با استفاده از حد واسط به وسيله دستگاه هاي رفورمر هيدروژن توليد شود. پس سياست کلي در کشور ما در گامهاي اول بايد استفاده از رفورمر براي توليد هيدروژن باشد اما در عين حال بايد برنامه هايي هم براي توليد از طريق الکتروليز به خاطر آلودگي کمتر آن در کشورمان داشته باشيم.چندي پيش در خبرها صحبت از تصويب سند راهبرد ملي توسعه فناوري پيل سوختي بود. ماجراي اين سند و لزوم وجود آن چيست؟
براي ورود به اين بحث بد نيست ابتدا توضيحي در رابطه با کاربردهاي هيدروژن و نيز پيلهاي سوختي بدهم. هيدروژن در انواع صنايع کاربرد دارد از صنايع فلزي مثل ذوب فلز گرفته تا صنايع تولي IC دو الکترونيک و روغن نباتي و نيروگاه ها و پالايشگاه ها و شيشه سازي. اما مهمترين و در واقع موضوعي که به بحث انرژي هاي نو مربوط مي شود بحث کاربرد آن در پيلهاي سوختي است که به صورت عمده در دنيا روي آنها کار مي شود. پيلهاي سوختي مبدل انرژي هستند يعني انرژي هيدروژني را توسط کاتاليست هايي که دارد و با آزاد کردن الکترون به برق تبديل مي کند. پيلهاي سوختي کاربردهاي بسيار زيادي دارند. اين پيلها از ظرفيت هاي کوچکتر از ميلي وات مثل نانووات (در شرايط آزمايشگاهي) تا مگاوات ساخته شده اند. کاربردهاي ميلي واتي آن در گوشي تلفن همراه ، رايانه هاي کيفي (لپ تاپ ها)، چراغ قوه ، شارژرها و باتري هاي قابل حمل است.ظرفيت هاي چند کيلوواتي مصارف خانگي دارند و به صورت برق اضطراري و UPS يا به صورت جايگزين بار پيک استفاده مي شوند. ظرفيت هاي بالاتر هم براي نيروگاه ها کاربرد دارند. البته مورد مصرف ديگر و مهمتري هم دارند که ظرفيت هاي متوسط اين پيلهاست و در دنيا روي آنها سرمايه گذاري زيادي شده است و آن استفاده هاي خودرويي است. شعار معروفي وجود دارد که مي گويند «پيل سوختي لکوموتيو قطار عصر هيدروژني است» بنابراين ما هم از سال 72 در معاونت انرژي وزارت نيرو اقدام به مطالعات هيدروژني کرديم. البته در دانشگاه ها و مراکز تحقيقاتي هم اين بحث مطرح بود و مطالعاتي انجام مي شد، اما در اينجا به صورت متمرکز انجام مي گرفت و اولين پروژه آن هم بررسي فني اقتصادي تهيه هيدروژن خورشيدي و تکنولوژي هاي وابسته بود و سپس يک پروژه تحت عنوان پايلوت فناوري هيدروژن خورشيدي تعريف شد. در توضيح هيدروژن خورشيدي هم بايد اين طور گفت که چون بحث انرژي هاي نو هست و در واقع سازمان ما (سانا) در ايران متولي انرژي هاي نو است بايد سعي کنيم از سوختهاي فسيلي پرهيز کنيم.
ما به برق احتياج داريم تا الکتروليز کنيم و هيدروژن به دست آوريم و وارد پيلهاي سوختي کنيم. پس ما از خورشيد و سيستم هاي فتوولتائيک استفاده و برق توليد کنيم و يک حرکت بسته انرژي هاي نو براي توليد انرژي خواهيم داشت. البته روشهاي ديگر توليد برق از طريق منابع خورشيدي هم وجود دارد که وارد بحث آنها نمي شويم.به هر حال ما در سال 75 گزارشي تحت عنوان «هيدروژن ، سوخت آينده ، فناوري ، اقتصاد و سياست توسعه و تحقيق» تهيه کرديم و آن را به وزير نيرو ارائه داديم.
ايشان هم اين حرکت را تاييد و آن را به سانا ابلاغ کردند و ما از آن زمان به صورت رسمي متولي فعاليت ها و پيشبرد اين سياست در کشور بوده ايم. البته فقط هم وزارت نيرو حول اين موضوع فعاليت نمي کرد ما به واسطه اين ابلاغ با ساير مراکزي که روي پيل سوختي و هيدروژن کار مي کردند مثل خودروسازها، وزارت صنايع ، دانشگاه ها و مرکز تحقيقاتي ، وزارت نفت و... همکاري کرديم و به اين نتيجه رسيديم که بايد اين تفارق تبديل به يک همگرايي شود و به اين ترتيب براي اولين بار بحث کميته پيل سوختي را مطرح کرديم.
اين کميته راهبري در سال 81 در معاونت انرژي سانا تشکيل شد که اعضاي مختلفي مثل معاونت انرژي وزارت نيرو، توانير از وزارت نيرو، دفتر همکاري هاي فناوري رياست جمهوري ، سازمان مديريت و برنامه ريزي ، سازمان حفاظت محيط زيست ، پژوهشکده صنعت نفت ، سازمان بهينه سازي مصرف سوخت از وزارت نفت ، سازمان گسترش فناوري اطلاعات از وزارت صنايع ، سازمان پژوهش هاي علمي صنعتي ايران از وزارت علوم ، ايران خودرو، سايپا و شرکتهاي خصوصي مثل مرکز تحقيقات دانا و افراد حقيقي و استادان دانشگاه داشت و باعث همگرايي در مطالعات شد. اعضاي اين کميته در نشستهاي اوليه به اين نتيجه رسيدند که ابتدا بايد مطالعات جامعي در کشور صورت بگيرد و ببينند آيا ايران بايد مثل دنيا به سمت انرژي هيدروژني حرکت کند و آيا در اين حرکت بايد کدام گرايش را در نظر بگيرد. اين مطالعات صورت گرفت و نتيجه بسيار خوبي هم داشت و اين بود که کشور بايد به سمت اقتصاد هيدروژني برود و گامهاي اوليه هم بايد در راستاي پيل سوختي باشد.
بر همين اساس 2 نوع پيل سوختي پليمري (براي مصارف خانگي و خودرويي) و ديگري پيل سوختي اکسيد جامد (براي مصارف نيروگاهي) را به عنوان 2 محور از محورهاي فناوري پيل سوختي که کشور بايد به دنبال آنها باشد توصيه و به کميته ارائه کردند. اما درباره سند بايد بگويم از آنجا که احساس مي شد بايد هماهنگي بيشتري در سطح دولت و در سطح کلان کشور در اين زمينه وجود داشته باشد تا ما بتوانيم گامهاي بيشتر و موثرتري را در اين زمينه برداريم نظر اکثر اعضاي اين کميته بر اين بود که بايد سندي تهيه شود تا درواقع مثل يک چراغ راه باشد و مسير را براي ما روشن کند به طوري که کسي از اين مسير انحراف نداشته باشد. بر اين اساس مطالعه اي حول اين سند در دستور کار مشاوران قرار گرفت و پيش نويس آن تهيه و در سال 84 به دولت ارائه شد و در کميسيون زيربنايي دولت مورد بررسي قرار گرفت و به هيات دولت ارائه شد. هيات دولت هم در تاريخ 3 تیر 86 آن را تصويب و به وزارت نيرو به عنوان دبير ستاد توسعه پيل سوختي ابلاغ کرد.
براساس اين سند پيش بيني شده است چه زماني به نتيجه مطلوب برسيم؟
درواقع اين سند بر 3 برنامه کوتاه مدت ، ميان مدت و بلندمدت استوار است تا در يک بازه 15 ساله هدفمند ايران را تا سال 1404 در راستاي تحقق سند چشم انداز 20ساله کشور قرار دهد. در اين سند آمده است جمهوري اسلامي ايران بر مبناي شاخصهاي بين المللي توسعه فناوري بين 5کشور توسعه يافته ، توانمند و صاحب فناوري قاره آسيا و اولين کشور در منطقه در زمينه طراحي ، توليد و ارتقاي بکارگيري فناوري پيلهاي سوختي راهبردي خواهد شد. پس اين چشم اندازي است که سند جلوي ما گذاشته و اقداماتي را تصويب کرده است که بايد حول آنها حرکت کنيم. البته چيزي که بسيار مهم است به روز کردن اين سند است.در متن آن هم آمده است که بايد هر 2 سال يک بار سند را مطابق آخرين فناوري هاي جهان به روز کرد. اين سازمان هم بر همين اساس خودش را تطبيق داده و قسمتهاي مختلفي براي انجام کار و مديريت آن دارد. مثلا شاهد وجود قسمتهايي مثل دفتر توليد هيدروژن ، گروه عرضه ، گروه مصرف و نيز گروه پيل سوختي هستيم. البته فعاليت هاي دبيرخانه کميته پيل سوختي هم در همين جا هدايت مي شود. ما از سالها پيش دو پروژه اصلي را در برنامه سوم و چهارم توسعه کشور تعريف کرديم و در حال پيگيري آنها هستيم. پروژه اول ما پروژه احداث پايلوت نيمه صنعتي توليد ذخيره سازي مصرف هيدروژن است و پروژه دوم که کوچکتر و در مقياس آزمايشگاهي است پروژه هيدروژن خورشيدي و مستقل از شبکه است يعني در هر جايي از کشور که شبکه برق رساني نداشته باشيم مي توانيم از اين سيستم استفاده کنيم و مثلا برق يک خانه روستايي يا يک پاسگاه دورافتاده يا حتي يک سازمان و... را تامين کنيم.
